Les tests effectués la semaine dernière sur une nouvelle technologie qui peut considérablement accélérer la combustion du pétrole brut flottant sur l'eau ont démontré son potentiel pour devenir un outil efficace pour minimiser l'impact environnemental des futurs déversements de pétrole. Appelé le Refluxeur de Flamme, la technologie, développé par des chercheurs en ingénierie de protection contre les incendies du Worcester Polytechnic Institute (WPI) avec le financement du Bureau of Safety and Environmental Enforcement (BSEE), pourrait permettre de brûler rapidement le pétrole déversé tout en produisant des niveaux relativement faibles de polluants atmosphériques.

Les tests du Flame Refluxer ont été effectués entre le 13 et le 17 mars par WPI et BSEE à l'installation d'essai maritime conjointe de la Garde côtière des États-Unis sur Little Sand Island, situé dans la baie de Mobile. WPI est la première université à travailler sur la recherche dans l'installation depuis sa réouverture en 2015. Les tests impliquaient des brûlures contrôlées d'huile dans un réservoir d'essai spécialement conçu sur l'île.

« La combustion in situ a été utilisée avec un grand succès, et notre objectif est de soutenir la recherche qui rend une bonne méthode encore meilleure, " a déclaré Karen Stone, ingénieur d'intervention en cas de déversement d'hydrocarbures à la BSEE. "Cette recherche, et les résultats de ces tests, sont particulièrement passionnants. Nous avons vu des feux plus chauds augmenter la quantité d'huile consommée, ce qui semble être des émissions plus propres, et une réduction significative des résidus de brûlure après la brûlure. Au départ, nous espérions que la technologie pourrait capturer tout résidu restant après la brûlure, mais les incendies brûlaient si efficacement qu'il n'y avait que très peu à ramasser."

Lorsque du pétrole est déversé en eau libre, le brûler sur place (appelé brûlage in situ) peut être une méthode efficace pour éliminer le pétrole avant qu'il ne puisse se déposer dans la colonne d'eau et causer des dommages écologiques. En réalité, le projet de recherche actuel est basé, en partie, sur l'expérience de la catastrophe de Deepwater Horizon en 2010, au cours de laquelle plus de 400 brûlures contrôlées enlevées entre 220, 000 et 310, 000 barils de pétrole à la surface des océans.

Bien que cette expérience ait démontré que les brûlures pouvaient devenir un outil de nettoyage efficace, ils ont également mis en évidence les limites des techniques actuelles. Par exemple, les feux de pétrole en eau libre peuvent être difficiles à entretenir, ils produisent de la fumée, et ils laissent derrière eux un résidu semblable à du goudron qui peut nuire à la vie marine. Le Flame Refluxer est conçu pour surmonter chacun de ces problèmes.

Selon Scott Fields du Centre de recherche et de développement de l'USCG, « le brûlage in situ est déjà un processus très réussi, mais nous voulons améliorer la qualité de l'air pour nos premiers intervenants qui sont engagés dans le nettoyage des déversements de pétrole."

Le Flame Refluxer se compose de bobines métalliques attachées à une couverture en laine de cuivre prise en sandwich entre deux couches de treillis en cuivre. La couverture est conçue pour être placée au-dessus de l'huile flottante qui a été collectée avec un barrage remorqué par des bateaux. Une fois l'huile enflammée, les serpentins et la couverture transmettent la chaleur des flammes pour surchauffer l'huile, ce qui augmente sa vitesse de combustion et son efficacité. Par conséquent, l'huile brûle plus complètement. La combustion plus complète produit moins d'émissions atmosphériques, et tout résidu solide est capturé par la laine de cuivre et maintenu hors de la colonne d'eau.

La technologie a été développée à WPI par une équipe dirigée par Ali Rangwala, professeur d'ingénierie en protection incendie, en tant que prolongement d'une recherche financée par le département américain de l'Intérieur visant à évaluer la faisabilité de l'utilisation de brûlages in situ pour nettoyer les déversements de pétrole dans des endroits éloignés de l'Arctique, où les intempéries peuvent rendre difficile la mobilisation rapide de l'équipement et des équipes de nettoyage. Lorsque les tests de laboratoire ont identifié les défis d'allumer et d'entretenir des feux de pétrole sur la glace et dans l'eau froide, Rangwala et son équipe ont commencé à explorer des méthodes pour rendre l'huile plus facile à brûler en transmettant la chaleur des flammes à l'huile. Le Flame Refluxer est le produit de cette exploration.

"La technologie est si simple, il n'a pas de pièces mobiles, c'est pas cher, et il améliore considérablement le taux de combustion de l'huile. Les tests que nous avons menés dans cette installation unique nous permettront de faire progresser la technologie au plus près du déploiement réel », a déclaré Rangwala.

Des prototypes de la technologie ont été testés dans le laboratoire d'ingénierie de protection contre les incendies de pointe de WPI. Les essais au Joint Maritime Test Facility ont utilisé un prototype plus grand, une couverture circulaire de près de 1,5 mètre (quatre pieds, huit pouces) de diamètre avec jusqu'à 48 bobines métalliques attachées. La couverture était immergée dans une couche de pétrole brut flottant sur l'eau. L'huile a été pompée vers l'appareil d'essai pour maintenir la couche d'huile à environ un centimètre (0,4 pouce) tout au long de chaque brûlage d'essai de 10 à 20 minutes. (Des recherches antérieures ont montré que le pétrole brut brûle plus efficacement lorsque la couche de pétrole est maintenue entre un et quatre centimètres.)

Pendant les tests de combustion effectués avec et sans le Refluxeur de Flamme, les chercheurs ont mesuré un certain nombre de paramètres, y compris les températures supérieures au feu d'huile et le débit d'huile fourni à l'appareil d'essai, afin de déterminer l'efficacité avec laquelle le Flame Refluxer a transmis la chaleur des flammes à l'huile (un processus connu sous le nom de flux de chaleur) et comment il a modifié le taux de combustion de l'huile. Une station de prélèvement d'air a collecté les émissions produites par l'incendie et a mesuré en continu plusieurs sous-produits de combustion :dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, dioxyde d'azote, le dioxyde de soufre, et les particules (PM2,5 et PM10). La couverture de cuivre a été pesée avant et après chaque test pour voir avec quelle efficacité elle emprisonnait les résidus des feux de pétrole.

Bien qu'il faudra du temps pour analyser le grand volume de données collectées pendant les tests de gravure et rapporter les résultats officiels, Rangwala a déclaré que l'équipe de recherche avait fait plusieurs observations suggérant que la technologie du Refluxeur de Flamme fonctionnait comme prévu. "Là où nous avons observé une épaisse fumée noire lors d'un test de base, où nous avons brûlé du pétrole brut sans la couverture et les bobines, lorsque le Refluxer était utilisé, la fumée était plus fine et grise, même si plus de pétrole était brûlé. En réalité, nos mesures montrent qu'entre quatre et cinq fois plus d'huile a été brûlée par minute avec le Flame Refluxer en place. Finalement, nous avons observé qu'il ne restait pratiquement aucun résidu après nos brûlures avec le Refluxer, une indication qu'il favorise une combustion plus complète de l'huile."